اقرأ في هذا المقال
أنواع المحاثات على أساس استخدامها:
تم تصميم المحاثّات لاستخدامات مختلفة، يختلف تصميمها من تطبيق إلى تطبيق آخر، سنذكر هنا بعض هذه المحاثات بناءً على استخدامها.
المحث متعدد الطبقات – Multi-Layer Inductor:
كما يوحي الاسم، تحتوي هذه المحاثّات على طبقات متعددة من الأسلاك ملفوفة و موضوعة فوق بعضها البعض، هذه المحاثّات لها محاثّة كبيرة بسبب زيادة عدد اللفات الملف الموجودة، المحاثّات متعددة الطبقات متوفرة في عبوات (SMD) (أجهزة تثبيت السطح – surface mount devices). تحتوي محاثّات (SMD) متعددة الطبقات على طبقات متعددة من الآثار الموصلة فوق بعضها البعض مفصولة بمادة الفريت، تعمل هذه الآثار كملف محث.
ومع ذلك، نظراً لزيادة عدد لفات الملف، تزداد السعة (parasitic capacitance) أيضاً، هذا يقلل من عامل (Q) للمحثّ الذي يمكن تحسينه باستخدام مادة السيراميك العازلة لأنّ نوى الفريت لها خسائر عند التردد العالي جداً. يتم استخدامها في أجهزة الاتصالات المحمولة نظراً لتصميمها المضغوط (SMD).
محث الأغشية الرقيقة – Thin Film Inductor:
تم تصميم هذا النوع من المحثّ على ركيزة من الفريت الرقيق أو مادة مغناطيسية، يتم وضع أثر من النحاس الموصل على شكل حلزوني أعلى الركيزة، يسمح هذا التصميم بالثبات ومقاومة الاهتزازات. نظراً لدقتها العالية وأدائها وحجمها الصغير، يتم استخدامها في أجهزة الاتصالات المحمولة والشبكات اللاسلكية وإمدادات الطاقة.
المحث المصبوب – Molded Inductor:
يتم تغليف هذا النوع من المحثّ بعازل مثل البلاستيك المصبوب أو السيراميك تماماً مثل المقاومات، يتكون اللب من مادة الفريت أو الفينول، يمكن أن يكون الملف في تصميمات مختلفة ومتوفر بأشكال مختلفة مثل الشكل المحوري والأسطواني والقضيب، وهي متوفرة في (SMD & THT) أيضاً، حجمها الصغير ووزنها الخفيف يسمح باستخدامها في (PCB – لوحات الدوائر المطبوعة) والأجهزة المحمولة وأجهزة الكمبيوتر.
المحث المقترن – Coupled Inductor:
المحاثات المقترنة أو الزوجين مصنوعة من ملفين حول نواة أو لب مشترك، يحفز التدفق المغناطيسي المتغير بسبب الملف الأول (emf) في الملف الثاني، تُعرف هذه الظاهرة باسم “الحث المتبادل”، كلا الملفين معزولين كهربائياً، وهكذا يوفر المحث المقترن عزلاً كهربائياً بين دائرتين، المحول (Transformer) هو محثّ مقترن. لدى هذا النوع من المحاثّات تطبيقات متعددة، تُستخدم محاثات نسبة الملف “1:1” في الغالب للعزل الكهربائي أو زيادة محاثة السلسلة، تُستخدم نسبة الملف “1:N” المحاثات المقترنة (التي يمكن أن تصعد أو تنحى من الفولتية) في دوائر تحويل الطاقة الأخرى مثل (flyback و SEPIC و ZETA).
محث الطاقة – Power Inductor:
تم تصميم هذه المحاثّات خصيصاً لتحمل التيار العالي دون الوصول إلى منطقة التشبع المغناطيسي، لزيادة تصنيف تيار التشبع، يتم زيادة المجال المغناطيسي للمحثّ، مما يسبب التداخل الكهرومغناطيسي (EMI)، لتقليل (EMI)، يتم استخدام معظم محاثات الطاقة مع واقيات تغلفها تكون مناسبة، وهي متوفرة من عدد قليل من الأمبيرات إلى بضع مئات من الأمبيرات في كل من عبوات (SMD) والتعبئة تكون عبر الفتحة الخاصة بها.
محث الترددات اللاسلكية – Radio-Frequency RF Inductor:
تم تصميم هذه الأنواع من المحاثّات للتطبيقات عالية التردد، لا يؤدي المحثّ العام أداءً جيداً نظراً لمقاومته العالية وخسائره الأساسية عند التردد العالي، تحدث معظم هذه الخسائر بسبب السعة (parasitic capacitance)، وتأثير الجلد، وتأثير القرب، وفقدان النواة (فقدان التيار العكسي). يتناسب فقدان التيار العكسي بشكل مباشر مع التردد، وبالتالي يتم التخلص منه عن طريق إزالة النواة بالكامل، بدلاً من استخدام محث نواة الهواء.
في حين أنّ السعة (parasitic capacitance) ناتجة عن فرق الجهد بين لفات الملف الموجودة قريبة من بعضها البعض، تتسبب في رنين ذاتي للمحث عند التردد العالي، يتم تقليله عن طريق الحفاظ على بعض المسافة بين الأسلاك ولف الملف في شبكة عنكبوتية أو تصميم نسج سلة (قرص العسل) لتجنب المنعطفات المتوازية.
يحدث تأثير الجلد والقرب بسبب زيادة التردد مما يزيد من مقاومة السلك، يتسبب هذا التردد العالي في تأثير الجلد حيث يتدفق معظم التيار على سطح السلك، بسبب زيادة المقاومة داخل السلك حيث يتدفق تيار ضئيل أو معدوم، تأثير القرب له نفس النتيجة ولكن هذا بسبب التيار العكسي المستحث بين سلكين على مقربة شديدة، مما يجبر التيار على التدفق على سطح الأسلاك، لتقليل المقاومة بسبب هذه التأثيرات، يتكون الملف من شرائط لزيادة مساحة السطح.
المحاثات البسيطة أو الاختناقات:
الاختناقات – Chokes:
الخانق: هو مجرد محث بسيط ولكنّه مصمم خصيصاً لحجب (خنق) الإشارات عالية التردد، تزداد مقاومة الخنق بشكل ملحوظ مع زيادة التردد. لذلك فهو يحجب تيار التيار المتردد المرتفع ويسمح بتيار تيار متردد منخفض التردد مع بعض الخسارة. يتم إنشاء المحاثّات التي يتم استخدامها كخنق بدون استخدام أي من تقنيات تقليل المقاومة التي يتم استخدامها لزيادة (Q-factor) الخاص بها، تحتوي الخانقات على (Q-factor) منخفض وقد تم تصميمها على هذا النحو بشكل متعمد لأنّنا نريد زيادة مقاومتها بزيادة التردد.
هناك نوعان من الإختناقات، إختناقات (AF) وخنق (RF)، يستخدم خانق (AF – audio frequency) لحجب تردد الصوت والسماح فقط بمرور التيار المستمر، بينما تم تصميم الإختناقات (RF – radio frequency) لمنع الترددات اللاسلكية مع السماح بتردد التيار المباشر والصوت.
ما هي المحاثات المتغيرة؟
المحاثات المتغيرة – Variable Inductors:
كما يوحي الاسم، تم تصميم هذه المحاثّات بحيث يكون لها محاثة متغيرة، تم تصميم هذا المحثّ المتغير بأكثر من طريقة ممكنة، التصميم الأكثر شيوعاً للمحث المتغير هو وجود قلب حديدي متحرك. سيؤدي تحريك القلب على طول الملف إلى زيادة أو تقليل النفاذية التي تؤثر على محاثّة المحثّ، يمكن تصميم القلب بحيث ينزلق أو يثبت داخل الملف أو يخرج منه.
هناك طريقة أخرى لتصميم المحثّ المتغير وهي زيادة أو تقليل عدد المنعطفات من خلال الإتصال المتحرك أعلى اللفات، لا يحتوي الموصل المستخدم في هذه اللفات على أي عازل (لذلك يجب عزل القلب)، وبالتالي فإنّ تحريك جهة الاتصال أعلى المنعطف سيغير عدد الدورات الفعّالة. نظراً لأنّ عدد الدورات يتناسب طردياً مع اللف، فإنّ المحاثّة تختلف وفقاً لذلك.
لكن الجانب السلبي لهذه الطريقة هو أنّ الإتصال قصير أكثر من دورة واحدة مما يزيد الخسارة في اللف. يمكن حل هذه المشكلة يكون عن طريق زيادة المسافة بين المنعطفات الفردية واستخدام عجلة (grove wheel) كثابت. يُعرف هذا النوع من المحثّ المتغير بإسم محثّ الأسطوانة.
الطريقة الأكثر فعالية هي استخدام (variometer)، الذي يوفر تغييراً مستمراً في الحث، يتكون المتغير من ملفين (أحدهما داخل الآخر) متصلان في سلسلة بنسبة (1:1)، يلعب الحث المتبادل بين هذين الملفين الدور الكامل في تغيير الحث الكلي. يمكن تدوير الملف الداخلي باستخدام عمود يغير اتجاه خطوط المجال المغناطيسي التي تم إنشاؤها بواسطة هذا الملف.
عندما تكون المجالات المغناطيسية في نفس الاتجاه فإنّها تضيف ما يصل وتوفر أقصى محاثّة، عندما تكون اتجاهاتهم متعامدة مع بعضها البعض، ينخفض الحثّ، وعندما تصبح معاكسة تماماً لبعضها البعض، تلغي الحقول المغناطيسية بعضها البعض وتكون المحاثة الكلية هي الحد الأدنى.
